防止失控出血的新型生物材料
被称为栓子的小血凝块在阻塞血管之前，通常会在血管中移动，阻碍肺等器官的血液和氧气供应。为了阻止过多的出血或血液流入动脉瘤，临床医生利用同样的原理形成人工治疗栓子，可以堵塞血管。他们使用可操纵的导管，将微小的软金属线圈或液体栓塞剂(“胶水”)放入受影响的动脉，以阻止血液的通过。
然而，这两种方法都不是没有问题和风险的。如果线圈没有被准确定位或抓住，线圈的栓塞可能是无效的，线圈需要患者体内有效的血液凝块来稳定。另一方面，由于对液体栓塞剂的凝固控制不足，液体栓塞剂可能会意外地粘合到导管或非靶向区域。而且，重要的是，随着时间的推移，这两种栓子都可能渗漏。
来自哈佛大学威斯生物激励工程研究所、布里格姆妇女医院、梅奥诊所和麻省理工学院的一组研究人员现在描述了一种新的基于水凝胶的栓塞剂，它可以帮助消除所有这些警告。他们的研究发表在科学转化医学，在动物模型中提供了概念证明和第一个临床前证据，表明剪切控制水凝胶可以通过导管输送并注射到血管中，形成健壮和安全的堵塞。
“这种血管栓塞的新方法是基于水凝胶复合材料，其相性质可以通过机械压力可靠地控制。在其他方法无法奏效的情况下，它完全阻断了血管，比如在高度弯曲的血管区域或受不寻常血压影响的血管区域。更重要的是，当正常的凝血功能受损时，比如接受血液稀释剂的患者或患有固有的无法有效形成血栓的患者，它仍然有效。”韦斯研究所副教员、哈佛-麻省理工学院健康科学与技术部教授、布里格姆妇女医院教授Ali Khademhosseini博士说。
2014年，Khademhosseini和Bradley Olsen博士(麻省理工学院化学工程副教授，也是本研究的作者之一)一起报道了所谓的剪切-稀释生物材料(STB)，并证明了当大量应用于较大的伤口表面时，它可以密封伤口以阻止出血。
STB是两种成分的混合物，形成一种可塑水凝胶:明胶分子与小圆盘硅酸盐纳米血小板结合，模拟实际血小板细胞的功能，促进血液凝结反应。当机顶盒在机械压力下，例如通过注射器压它，它流动或“变薄”;当压力降低时，它再次凝固，这一次形成了一个紧密的屏障。
在目前的研究中，该团队与Rahmi Oklu医学博士、博士、麻省总医院介入放射科医师FSIR共同发起，研究了通过标准导管直接在人体血管难以到达的位置输送STB的可能性，以阻断靶血管的血流。奥克鲁现在是梅奥诊所的一名副教授，并与Khademhosseini共同撰写了这项研究。
在此基础上，研究人员首先优化了STB的配方，以便通过临床导管和针头有效输送。他们还调整了STB，以确保它在理想的时间范围内凝固，而不会有任何无意中与输液管胶结的风险，从而造成完全堵塞，并确认在抗凝剂存在的情况下人工凝块仍然形成。
优化后的STB在具有更像人类血管结构的小鼠和猪身上进行了体内研究。该研究的第一作者雷金纳德·埃弗里(Reginald Avery)说:“在动物身上，我们看到stb与标准的临床导管一起送入中心位置的血管，形成了非常有效的石膏，没有泄漏或破裂，排除了任何肺栓塞的风险。”他与卡德霍塞尼和奥尔森在研究生期间进行了这项研究。“此外，诱导的栓塞被生物降解，并随着时间的推移通过浸润细胞重塑为更自然的组织。”
STBs相对于通常使用线圈进行栓塞的另一个关键优势是，它们可以与造影剂相连接，这使临床医生可以在使用造影剂成像方法的患者中跟踪它们的成功，并在必要时进行特殊纠正。研究小组认为，在未来STBs还可以与特定的刺激相结合，吸引更多的免疫细胞，加速血栓的重塑。
“这种新的基于机械反应材料的血管栓塞治疗方法代表了栓塞治疗的一个令人兴奋的新进展，它潜在地为目前别无选择的凝血障碍患者的治疗提供了巨大优势。”该研究所的创始主任、哈佛医学院和波士顿儿童医院的Judah Folkman血管生物学教授、哈佛约翰A.保尔森工程与应用科学学院的生物工程教授Donald Ingber说。
